第五节.电磁感应中的能量转化与守恒

第五节电磁感应中的能量守恒转化与转化守恒【学习目标】1．学会分析电磁感应中的能量守恒。2．体会安培力做功与电能转化之间的关系。3．进一步理解能量转化与守恒的普适性。【学习重点、难点】电磁感应中的能量守恒【自主学习】1、电磁感应现象中能量。2、如图所示ab中将产生感应电流，有电流就会有焦耳热产生，这个能量是怎么来的呢？ab杆有电流在磁场中受安培力，安培力方向向，它ab杆运动。如果要维持ab杆匀速运动，必须有克服安培力做功，提供维持感应电流的。3、安培力做正功，电能，如电磁炮；克服安培力做功（安培力做负功），电能，如发电机。常见功能关系：不同力做功实现能量形式的转化重力做正功弹簧弹力做正功合力做正功除重力和弹簧弹力以外的其他力做正功电场力做正功安培力做正功克服安培力做功一对滑动摩擦力做的总功【合作探究】1、教材19页【例题2】2、如图12所示,MN、PQ是两根足够长固定的平行金属导轨,其间距为l,导轨平面与水平面的夹角为α,在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面斜向上方向的匀强磁场,磁感应强度为B,在导轨的M、P端连接一阻值为R的电阻,一根垂直于导轨放置的金属棒ab,质量为m,从静止释放沿导轨下滑,已知ab与导轨间的滑动摩擦因数为μ.(1)分析ab棒下滑过程中的运动性质,画出其受力示意图.(2)求ab棒的最大速度.(3)分析ab棒下滑过程哪些力对ab棒做功，试由功分析能量的转化和守恒。(4)若下滑s远达最大速度，试写出该过程的动能定理和能量守恒。【当堂检测】1、图所示电路，两根光滑金属导轨，平行放置在倾角为θ的斜面上，导轨下端接有电阻R，导轨电阻不计，斜面处在竖直向上的匀强磁场中，电阻可略去不计的金属棒ab质量为m，受到沿斜面向上且与金属棒垂直的恒力F的作用，金属棒沿导轨匀速下滑，则它在下滑h高度的过程中，以下说法正确的是（）Ａ．作用在金属棒上各力的合力做功为零Ｂ．重力做功等于系统产生的电能Ｃ．金属棒克服安培力做功等于电阻R上产生的焦耳热Ｄ．金属棒克服恒力F做功等于电阻R上发出的焦耳热2、如图26-1所示，用密度为D、电阻率为ρ的导线做成正方形线框，从静止开始沿竖直平面自由下落。线框经过方向垂直纸面、磁感应强度为B的匀强磁场，且磁场区域高度等于线框一边之长。为了使线框通过磁场区域的速度恒定，求线框开始下落时的高度h。(不计空气阻力)想一想：若线框每边长为L，全部通过匀强磁场的时间为多少?线框通过匀强磁场产生的焦耳热为多少？合作探究2：（1）ab下滑做切割磁感线运动，产生的感应电流方向垂直于纸面指向读者，受力如图所示，受到重力mg、支持力N、摩擦力f、安培力F四个力的作用；随着速度的增大，感应电流在增大，安培力也在逐渐增大，而合外力在逐渐减小，加速度就逐渐减小.故ab棒做初速为零,加速度逐渐减小的加速运动,当加速度为零时速度最大,最后做匀速直线运动(2)设当棒的速度为v时,感应电动势为E,电路中的电流为I,则E=Blv.I=ERF=BIl由牛顿第二定律得：mgsinα-F-μmgcosα=ma解得：a=g(sinα-μcosα)-22BlvmR当加速度为零时速度最大，设为νm,νm=22(sincos)mgRBl(3)做功的力：参与转化的能量：(4)当堂检测1、AC2：线框匀速通过磁场的条件是受到的竖直向上的安培力与重力平衡，即：F安=mg[1]设线框每边长为L，根据线框进入磁场的速度为，则安培力可表达为：F安=BIL=[2]设导线横截面积为S，其质量为：m=4LSD[3]其电阻为：R=ρ4L/S[4]联立解[1]、[2]、[3]、[4]式得：h=128D2ρ2g/B4t=2LvQ=2mgL